第5练 万有引力与宇宙航行（Word练习）-【优化指导】2023高考物理二轮复习高中总复习·第2轮（老教材）

第5练　万有引力与宇宙航行 [母题探源]——高考真题指明热点 1．(2021·浙江1月选考)“嫦娥五号”探测器是我国首个实施月面采样返回的航天器，由轨道器、返回器、着陆器和上升器等多个部分组成。为等待月面采集的样品，轨道器与返回器的组合体环月做圆周运动。已知引力常量G＝6.67×10－11N·m2/kg2，地球质量m1＝6.0×1024 kg，月球质量m2＝7.3×1022 kg，月地距离r1＝3.8×105 km，月球半径r2＝1.7×103 km。当轨道器与返回器的组合体在月球表面上方约200 km处做环月匀速圆周运动时，其环绕速度约为(　　) A．16 m/s　　　　　　　　 B．1.1×102 m/s C．1.6×103 m/s D．1.4×104 m/s C　解析：根据G ＝m 可得v＝ ＝ m/s≈1.6×103 m/s，C正确。 2．(2021·河北卷)“祝融号”火星车登陆火星之前，“天问一号”探测器沿椭圆形的停泊轨道绕火星飞行，其周期为2个火星日，假设某飞船沿圆轨道绕火星飞行，其周期也为2个火星日，已知一个火星日的时长约为一个地球日，火星质量约为地球质量的0.1倍，则该飞船的轨道半径与地球同步卫星的轨道半径的比值约为(　　) A． B． C． D． D　解析：绕中心天体做圆周运动，根据万有引力提供向心力，有＝m R，得出T＝ ，R＝，由于一个火星日的时长约为一个地球日，火星质量约为地球质量的0.1倍，则飞船的轨道半径R飞＝ ＝＝ R同，则＝ ，故D正确。 3．(2022·湖南卷)(多选)如图，火星与地球近似在同一平面内，绕太阳沿同一方向做匀速圆周运动，火星的轨道半径大约是地球的1.5倍。地球上的观测者在大多数的时间内观测到火星相对于恒星背景由西向东运动，称为顺行；有时观测到火星由东向西运动，称为逆行。当火星、地球、太阳三者在同一直线上，且太阳和火星位于地球两侧时，称为火星冲日。忽略地球自转，只考虑太阳对行星的引力，下列说法正确的是(　　) A．火星的公转周期大约是地球的 倍 B．在冲日处，地球上的观测者观测到火星的运动为顺行 C．在冲日处，地球上的观测者观测到火星的运动为逆行 D．在冲日处，火星相对于地球的速度最小 CD　解析：由开普勒第三定律可知，由于火星轨道半径大于地球轨道半径，所以火星的公转周期一定大于地球的公转周期(也可根据＝，r火≈1.5r地，得出T火＝T地)，A错误；火星与地球均绕太阳做匀速圆周运动，即G＝m，解得v＝，所以火星的公转速度小于地球的公转速度，因此在冲日处，地球上的观测者观测到火星相对于地球由东向西运动，为逆行，B错误，C正确；火星和地球运行的线速度大小不变，且在冲日处，地球与火星速度方向相同，故此时火星相对于地球的速度最小，D正确。 4．(2020·山东卷)我国将在今年择机执行“天问1号”火星探测任务。质量为m的着陆器在着陆火星前，会在火星表面附近经历一个时长为t0、速度由v0减速到零的过程。已知火星的质量约为地球的0.1倍，半径约为地球的0.5倍，地球表面的重力加速度大小为g，忽略火星大气阻力。若该减速过程可视为一个竖直向下的匀减速直线运动，则此过程中着陆器受到的制动力的大小约为(　　) A．m(0.4g－) B．m(0.4g＋) C．m(0.2g－) D．m(0.2g＋) B　解析：忽略星球的自转，万有引力等于重力G＝mg，则＝·＝0.1×＝0.4，解得g火＝0.4g地＝0.4g，着陆器做匀减速直线运动，根据运动学公式可知0＝v0－at0，解得a＝，匀减速过程中，根据牛顿第二定律得f－mg火＝ma，解得着陆器受到的制动力的大小为f＝mg火＋ma＝m，A、C、D错误，B正确。 [衍生演练]——名校模拟引领趋势 5．(2022·甘肃兰州一模)2021年5月15日，“天问一号”成功在火星上着陆。若探测器着陆前，先用反推火箭使探测器停在距火星表面一定高度处，然后由静止开始下落，使探测器做自由落体运动。已知火星的半径与地球的半径之比为1∶2，火星的质量与地球的质量之比为1∶9，地球表面的重力加速度大小g＝10 m/s2。若要求探测器着陆火星表面前瞬间的速度不超过4 m/s，则探测器由静止开始下落时离火星表面的最大高度为(　　) A．0.8 m B．1.8 m C．2 m D．4 m B　解析：由公式G＝mg，则有＝，解得g2＝ m/s2，探测器做自由落体运动时有v2＝2g2h，解得h＝1.8 m，B正确。 6．(2022·湖南怀化一模)(多选)“嫦娥五号”取壤返回地球，完成了中国航天史上的一次壮举。如图所示为“嫦娥五号”着陆地球前部分轨道的简化示意图，其中Ⅰ是月地转移轨道，在P点由轨道Ⅰ变为绕地椭圆轨道Ⅱ，在近地点Q再变为绕地